Κάθε ζωντανό κύτταρο περιέχει DNA από τέσσερα δομικά στοιχεία που ονομάζονται νουκλεοτίδια. Η αλληλουχία των νουκλεοτιδίων περιγράφει γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες και το RNA που απαιτούν τα κύτταρα να αναπτυχθούν και να αναπαραχθούν. Κάθε κλώνος του DNA διατηρείται ως ένα αντίγραφο ανά κύτταρο, ενώ τα γονίδια που βρίσκονται σε ένα χρωμόσωμα μεταγράφονται συχνά σε πολλά αντίγραφα του RNA.
Τρεις κύριοι τύποι RNA
Τα κύτταρα χρειάζονται τρεις βασικούς τύπους RNA για την εκτέλεση των βιολογικών τους λειτουργιών: mRNA, tRNA και rRNA. Ο τύπος που χρησιμεύει ως πρότυπο για την παραγωγή πρωτεΐνης είναι το mRNA, ενώ το tRNA και το rRNA βοηθούν στη σύνθεση πρωτεϊνών. Οι κυτταρικές μηχανές που συνθέτουν πρωτεΐνες ονομάζονται ριβοσώματα, και αυτά είναι μεγάλα σύμπλοκα που αποτελούνται από πολλά διαφορετικά μόρια rRNA και περισσότερες από 50 πρωτεΐνες. Όταν ένα μόριο mRNA συνδυάζεται με ένα ριβόσωμα, το tRNA ταιριάζει με το πρότυπο mRNA με τα αμινοξέα που αποτελούν μια πρωτεΐνη. Η δουλειά του rRNA είναι να βοηθήσει στη χημική αντίδραση της δημιουργίας δεσμών μεταξύ αμινοξέων.
Τα κύτταρα περιέχουν πολλά ριβοσώματα
Ένα τυπικό ζωικό κύτταρο περιέχει 8 έως 10 δισεκατομμύρια μόρια πρωτεΐνης κατά μέσο όρο. Κάθε πρωτεΐνη πρέπει να συντίθεται σε ένα ριβοσώμα, οπότε είναι σαφές ότι απαιτείται μεγάλος αριθμός ριβοσωμάτων. Ένα ταχέως διαιρούμενο κύτταρο μπορεί να έχει έως και 10 εκατομμύρια ριβοσώματα.
Τα ριβοσώματα περιέχουν rRNA
Τα ριβοσώματα έχουν δύο μέρη, που ονομάζονται υπομονάδες, που ενώνονται γύρω από ένα μόριο mRNA για τη σύνθεση μιας πρωτεΐνης. Οι περισσότερες από 50 πρωτεΐνες σε ένα ριβόσωμα δίνουν στο ριβόσωμα το σχήμα και τη δομή του. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι οργανωμένες γύρω από τέσσερα μεγάλα μόρια rRNA, τα οποία δίνουν επίσης τη δομή του ριβοσώματος και βοηθούν στον καταλύτη της χημικής αντίδρασης της σύνδεσης δύο αμινοξέων. Τα ριβοσώματα κατασκευάζονται στον πυρήνα του κυττάρου, όπου βρίσκεται το DNA. Μέσα στον πυρήνα, το rRNA μεταγράφεται από το DNA και υποβάλλεται σε επεξεργασία σε θραύσματα που ενσωματώνονται μαζί με πρωτεΐνη για σχηματισμό ριβοσωμάτων. Τα σχεδόν ολοκληρωμένα ριβοσώματα εξάγονται από τον πυρήνα στο κυτόπλασμα του κυττάρου όπου τελείωσε η συναρμολόγηση τους και στη συνέχεια μπορούν να αρχίσουν να μεταφράζουν το mRNA σε πρωτεΐνη.
Μεταγραφή του rRNA
Απαιτείται τόσο πολύ rRNA για την παραγωγή έως και 10 εκατομμυρίων ριβοσωμάτων που απαιτούνται από ένα κύτταρο, ώστε τα γονίδια rRNA να επαναλαμβάνονται ταυτόχρονα με τρόπο από το κεφάλι προς την ουρά στο DNA. Υπάρχουν συνολικά περίπου 100 αντίγραφα των κύριων γονιδίων rRNA στο DNA ενός τυπικού ζωικού κυττάρου. Αυτά τα ταυτόχρονα επαναλαμβανόμενα γονίδια είναι απαραίτητα για την κάλυψη της μεγάλης ζήτησης ριβοσωμάτων. Αλλά ακόμη και με 100 αντίγραφα αυτών των γονιδίων, τα κύτταρα πρέπει να μεταγράφουν πάρα πολλά αντίγραφα rRNA για να παράγουν τον αριθμό των απαιτούμενων ριβοσωμάτων. Γι 'αυτό υπάρχουν πολλά αντίγραφα του rRNA για κάθε ένα αντίγραφο ενός γονιδίου rRNA ανά κύτταρο.